計算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用

王喜澤

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 白銀 730400）

農(nóng)業(yè)灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中的重要環(huán)節(jié)，科學(xué)、精準(zhǔn)灌溉能夠滿足農(nóng)作物在生長過程中對于水資源的需求，進(jìn)而保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動取得良好的效果。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中主要采用大水漫灌等方式進(jìn)行灌溉活動，不僅造成了水資源的大量浪費(fèi)，還可能影響農(nóng)作物的正常生長發(fā)育。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，計算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用愈加廣泛，將農(nóng)民的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與相應(yīng)的理論相結(jié)合，通過計算機(jī)技術(shù)實(shí)施更加精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)灌溉，不僅能夠有效避免灌溉活動導(dǎo)致的資源浪費(fèi)，還可以提升農(nóng)作物生長效率和質(zhì)量。因此，對計算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用進(jìn)行探究具有重要意義[1]。

1 計算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)業(yè)灌溉的基礎(chǔ)技術(shù)

隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷普及，其已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)灌溉活動中的基礎(chǔ)技術(shù)，在不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用。由于計算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉活動中的應(yīng)用需要進(jìn)行相應(yīng)的硬件設(shè)施建設(shè)，因此農(nóng)業(yè)灌溉中的計算機(jī)技術(shù)對于農(nóng)田的基本情況有著一定的環(huán)境要求，例如在機(jī)械化程度較高的地區(qū)，計算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用就相對廣泛。通過計算機(jī)對自然降水量以及農(nóng)田生長狀況進(jìn)行精準(zhǔn)測算，得出相應(yīng)的農(nóng)田灌溉數(shù)據(jù)，然后通過計算機(jī)自動控制農(nóng)田的灌溉活動，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)、科學(xué)的農(nóng)田灌溉操作[2]。在計算機(jī)技術(shù)的控制下，農(nóng)田灌溉活動可以擺脫人工工作的束縛，按照計算機(jī)對于農(nóng)田情況的精準(zhǔn)測算開展節(jié)水灌溉，確保能夠滿足農(nóng)作物生長過程中的用水需求，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。

1.2 提升農(nóng)業(yè)灌溉效果

相較于傳統(tǒng)灌溉過程當(dāng)中依靠人力完成農(nóng)田灌溉的方式而言，計算機(jī)技術(shù)對于農(nóng)業(yè)灌溉活動的科學(xué)控制能夠有效提升農(nóng)業(yè)灌溉活動的效果。傳統(tǒng)灌溉過程依靠人力的方式進(jìn)行農(nóng)田灌溉活動具有多方面的弊端。首先，無法對農(nóng)作物用水情況進(jìn)行準(zhǔn)確的測算，單純依靠土地干旱等特征判斷農(nóng)田灌溉活動效果，會導(dǎo)致農(nóng)民對于農(nóng)作物需水量產(chǎn)生誤判，影響農(nóng)田灌溉活動的有效開展。其次，依靠人力方式進(jìn)行農(nóng)田灌溉會造成大量的資源浪費(fèi)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的各個周期都會使用大量的水資源，用人力方式進(jìn)行灌溉無法對于水資源的用量進(jìn)行精確控制，導(dǎo)致水資源被大量浪費(fèi)，農(nóng)作物生長情況也可能受到影響[3]。依靠計算機(jī)對農(nóng)田灌溉活動進(jìn)行控制，能夠在明確農(nóng)田用水需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量灌溉，同時還能夠進(jìn)行土壤水分測算，保障灌溉活動取得良好的效果。

2 計算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉中的具體應(yīng)用

2.1 計算機(jī)硬件

農(nóng)業(yè)灌溉活動當(dāng)中應(yīng)用的計算機(jī)硬件設(shè)備是計算機(jī)控制農(nóng)業(yè)灌溉活動運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，其中主要包含兩部分硬件設(shè)備，一是計算機(jī)主體設(shè)備，二是布設(shè)在農(nóng)田的大量傳感器設(shè)備。

1）計算機(jī)主體設(shè)備是計算機(jī)控制農(nóng)田灌溉活動實(shí)現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)，計算機(jī)通過對大量數(shù)據(jù)的處理分析得出相應(yīng)的結(jié)果，因此要求計算機(jī)能夠儲存大量的農(nóng)田環(huán)境、天氣以及土壤等信息。數(shù)據(jù)運(yùn)算需求得以實(shí)現(xiàn)需要依靠計算機(jī)內(nèi)部的中央處理器。針對數(shù)據(jù)的存儲和運(yùn)算是計算機(jī)的主要功能，除此以外，針對計算機(jī)硬件設(shè)備還可以進(jìn)行多樣的豐富擴(kuò)展，使其能夠借助豐富的硬件設(shè)備滿足不同農(nóng)田的多樣灌溉需求。

2）傳感器設(shè)備是計算機(jī)數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)，在傳感器收集到的各類農(nóng)田數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，計算機(jī)系統(tǒng)才能夠進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算，進(jìn)而明確灌溉條件。農(nóng)田灌溉活動主要對農(nóng)田降水量以及土壤濕度情況進(jìn)行測算，通過這些數(shù)據(jù)運(yùn)算得出灌溉水量的具體數(shù)值，確保能夠在滿足農(nóng)作物生長需求的情況下又不會造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。對于土壤濕度以及空氣濕度的檢測主要依靠兩種類型的傳感器，一種是雨量傳感器，通過漏斗收集農(nóng)田地區(qū)降水量信息，然后按照雨量數(shù)據(jù)計算判斷農(nóng)田是否需要進(jìn)行灌溉活動。另一種是濕度傳感器，通過對土壤濕度情況進(jìn)行測算判斷農(nóng)田是否需要進(jìn)行灌溉活動。土壤含水量對于農(nóng)作物生長情況有著重要影響，如果土壤含水量不足，那么農(nóng)作物就可能因?yàn)楦珊刀鴮?dǎo)致生長效果不佳，進(jìn)而造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。依靠濕度傳感器對土壤濕度進(jìn)行直接檢測，能夠通過更加及時精確的灌溉活動緩解土壤水分不足的問題，提升農(nóng)業(yè)活動的綜合效益[4]。

2.2 計算機(jī)軟件

計算機(jī)軟件能夠?qū)τ嬎銠C(jī)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)管理，保障計算機(jī)能夠依靠科學(xué)的運(yùn)算規(guī)則對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，然后明確農(nóng)田位置、灌溉水量、灌溉時間等數(shù)據(jù)信息，保障農(nóng)作物生長。計算機(jī)操作系統(tǒng)是計算機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，農(nóng)田灌溉活動當(dāng)中常用的計算機(jī)系統(tǒng)以UNIX操作系統(tǒng)為主，相較于傳統(tǒng)的Windows系統(tǒng)而言更能滿足農(nóng)田灌溉活動的需求[5]。除了基礎(chǔ)計算機(jī)操作系統(tǒng)以外，為實(shí)現(xiàn)對于農(nóng)田灌溉活動的精細(xì)化控制，計算機(jī)還需要通過各種類型的專業(yè)軟件對農(nóng)田的灌溉設(shè)備進(jìn)行控制。首先，農(nóng)田灌溉活動需要對農(nóng)田地理位置信息進(jìn)行明確，而這一需求主要是通過GPS以及GIS等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。GIS作為一種先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)，可以通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)對農(nóng)田干旱情況進(jìn)行整體考察，為灌溉活動的開展提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。其次，計算機(jī)需要針對各種類型的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)的存儲，因此需要應(yīng)用數(shù)據(jù)庫軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行高效管理。最后，農(nóng)田灌溉過程中應(yīng)用的計算機(jī)技術(shù)是一整套管理系統(tǒng)，其中包含對農(nóng)田數(shù)據(jù)信息的收集、對數(shù)據(jù)信息的處理以及對灌溉系統(tǒng)的控制三部分結(jié)構(gòu)，因此計算機(jī)對灌溉系統(tǒng)的控制也是計算機(jī)軟件管理系統(tǒng)的重要內(nèi)容。依靠計算機(jī)，工作人員可以對農(nóng)田灌溉系統(tǒng)整體運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)查詢，例如當(dāng)噴灌口堵塞時，系統(tǒng)會進(jìn)行自動報警，提醒工作人員前去疏通。通過計算機(jī)軟件管理系統(tǒng)對計算機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行高效管理能夠進(jìn)一步提升農(nóng)田灌溉活動的效率，優(yōu)化農(nóng)田灌溉活動的效果。

3 計算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉中的作用

3.1 收集農(nóng)作物生長情況

對農(nóng)作物長勢進(jìn)行收集能夠?yàn)檗r(nóng)田灌溉活動提供數(shù)據(jù)支撐，使計算機(jī)能夠在對農(nóng)作物生長情況準(zhǔn)確判斷的基礎(chǔ)上選擇農(nóng)田灌溉方式，促進(jìn)農(nóng)作物健康生長。對于農(nóng)作物生長信息的收集主要依靠視覺識別技術(shù)。通過視覺識別技術(shù)能夠按照農(nóng)作物葉片、高度等信息準(zhǔn)確識別農(nóng)作物的種類，然后將其生長情況與數(shù)據(jù)庫當(dāng)中保存的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，進(jìn)而幫助計算機(jī)更好地識別農(nóng)作物生長情況。依靠視覺識別技術(shù)不僅可以對農(nóng)作物生長情況進(jìn)行科學(xué)管理，對農(nóng)作物缺水情況進(jìn)行查看，還可以依據(jù)農(nóng)作物葉片上存在的病蟲害以及雜草種類幫助種植者制定更加科學(xué)的農(nóng)田管理方案，保障農(nóng)作物健康成長[6-8]。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)對于圖片的處理效果不斷提升。將人工智能技術(shù)等新型計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動當(dāng)中，能夠進(jìn)一步提升計算機(jī)對于農(nóng)作物長勢情況判斷的精確程度，更好地起到輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的作用。依靠視覺識別技術(shù)對農(nóng)作物長勢進(jìn)行收集之后需要將這部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送至計算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，這主要通過無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)。視覺識別技術(shù)收集到的農(nóng)作物長勢情況圖會經(jīng)由通信基站直接反饋至數(shù)據(jù)處理中心，然后由計算機(jī)將圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理比對，判斷農(nóng)作物長勢情況，為農(nóng)田灌溉活動開展的時間以及其他農(nóng)業(yè)養(yǎng)護(hù)活動提供數(shù)據(jù)支撐[9-10]。

3.2 確定農(nóng)田位置信息

農(nóng)田灌溉活動需要按照農(nóng)作物的生長習(xí)性進(jìn)行科學(xué)制定，針對不同農(nóng)作物采取不同的灌溉方案才能夠使得農(nóng)作物獲得更好的長勢。很多地區(qū)由于農(nóng)作物種植種類十分多樣，所以對農(nóng)田灌溉活動提出了更高的要求。應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)對不同種類農(nóng)作物的農(nóng)田位置信息進(jìn)行精準(zhǔn)測算，然后按照不同農(nóng)作物的生長習(xí)性設(shè)計針對性的灌溉方案，能夠使得計算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)種植活動當(dāng)中獲得更加廣泛的應(yīng)用。主要依靠北斗等全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)對農(nóng)田位置信息進(jìn)行測算。作為我國自主研制衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)能夠?qū)r(nóng)田地塊信息進(jìn)行科學(xué)測算，然后應(yīng)用地理信息系統(tǒng)等對農(nóng)作物長勢情況進(jìn)行綜合研判，明確不同地塊的農(nóng)作物生長情況以及是否存在旱情，然后開展針對性的灌溉活動。地理信息系統(tǒng)能夠?qū)Φ孛媲闆r進(jìn)行更加直觀的展示，通過地理信息系統(tǒng)，相關(guān)人員可以對土地總體長勢情況進(jìn)行判斷，綜合土壤條件、農(nóng)作物生長情況等多種因素確定灌溉方案[11-12]。

3.3 測定農(nóng)田的土壤濕度

對于土壤濕度等具體指標(biāo)的測算能夠?yàn)檗r(nóng)田灌溉活動方案提供最為直接準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，進(jìn)而保障農(nóng)田灌溉活動能夠?qū)r(nóng)作物起到良好的促進(jìn)作用。如果土壤濕度不足，那么農(nóng)作物就無法從土壤中獲取維持生長所必需的水分，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)作物長勢情況受到影響。農(nóng)田土壤濕度的測算主要是通過探頭實(shí)現(xiàn)，將探頭插入到農(nóng)田土壤當(dāng)中就可以得到相關(guān)的土壤濕度數(shù)據(jù)[6]。將探頭測算出的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到計算機(jī)當(dāng)中，計算機(jī)會綜合土壤濕度以及農(nóng)作物生長情況制定科學(xué)的農(nóng)田灌溉方案，計算機(jī)技術(shù)能夠?qū)?jié)水灌溉系統(tǒng)進(jìn)行更加高效的管理。當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動當(dāng)中應(yīng)用的主流節(jié)水灌溉方式能夠在提升灌溉效果的同時降低水資源的浪費(fèi)，對于水資源相對貧乏的農(nóng)村地區(qū)有著重要的作用。研究表明，應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)對噴灌系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)等節(jié)水灌溉系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)控制，能夠使農(nóng)田普遍實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)20%、節(jié)水40%，在節(jié)約用水的同時提升了農(nóng)作物生長效率[13-14]。

3.4 測算農(nóng)田的環(huán)境狀況

針對農(nóng)田大氣環(huán)境狀況進(jìn)行測算能夠使得計算機(jī)技術(shù)覆蓋對于農(nóng)田灌溉活動可能產(chǎn)生影響的因素，提升農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的科學(xué)性。通過對降水量、環(huán)境溫度以及環(huán)境濕度等進(jìn)行測算，能夠?yàn)檗r(nóng)田灌溉方案的實(shí)施提供重要的數(shù)據(jù)支撐。例如針對自然降水量開展的測算會直接影響針對農(nóng)田開展的人工灌溉水量。不同降水量對應(yīng)的農(nóng)田灌溉量表如表1所示。通過對自然降水量的測算判斷農(nóng)田整體濕潤程度，為人工灌溉活動提供依據(jù)。

表1 降水量與農(nóng)田灌溉量表

4 結(jié)束語

綜上所述，計算機(jī)技術(shù)推動了各行各業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動關(guān)乎國家發(fā)展，因此需要對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)升級。實(shí)踐證明，計算機(jī)技術(shù)在農(nóng)田灌溉活動當(dāng)中的應(yīng)用能夠幫助提升農(nóng)田灌溉活動的精確性和科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)、節(jié)能減損，避免水資源的浪費(fèi)，有效提升農(nóng)業(yè)灌溉的效率，助推農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。